SU913169A1 - Method of determination of assymmetrical dispersed particle electrical characteristics - Google Patents
Method of determination of assymmetrical dispersed particle electrical characteristics Download PDFInfo
- Publication number
- SU913169A1 SU913169A1 SU802911973A SU2911973A SU913169A1 SU 913169 A1 SU913169 A1 SU 913169A1 SU 802911973 A SU802911973 A SU 802911973A SU 2911973 A SU2911973 A SU 2911973A SU 913169 A1 SU913169 A1 SU 913169A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- suspension
- orientation
- particles
- light flux
- electrical characteristics
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
Изобретение относится к технике определения электрических характеристик дисперсных частиц, широко применяемой в научных исследованиях для характеризации и исследования физических свойств дисперсных частиц, в частности бактериальных клеток.The invention relates to a technique for determining the electrical characteristics of dispersed particles, widely used in scientific research to characterize and study the physical properties of dispersed particles, in particular bacterial cells.
Известен способ определения электрических характеристик асимметричных дисперсных частиц, заключающийся в регистрации степени их электроориентации в однородном переменном электрическом поле путем помещения суспензии исследуемых частиц на пути светового потока, наложения на нее однородного электрического поля фиксированной частоты, силовые линии которого направлены поперек направления светового потока и контроля за изменением оптической плотности суспензии.There is a method of determining the electrical characteristics of asymmetric dispersed particles, which consists in registering the degree of their electrical orientation in a uniform alternating electric field by placing a suspension of the particles under study on the path of the luminous flux, imposing on it a uniform electric field of a fixed frequency, whose lines of force are directed across the direction of the luminous flux and controlling the change in the optical density of the suspension.
Однако,этот способ характеризуется недостаточно высокой чувствительностью, необходимой для надеж20However, this method is not characterized by high enough sensitivity required for reliability.
22
ной регистрации и точного измерения степени ориентации частиц, имеющих малую величину электрической поляризации, особенно в области высоких частот, из-за низкого соотношения сигнал-шумгregistration and accurate measurement of the degree of orientation of particles with a small amount of electric polarization, especially in the high-frequency region, due to the low signal-to-noise ratio
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения электрических характеристик асимметричных дисперсных частиц, заключающийся в регистрации степени их электроориентации в неоднородном переменном электрическом поле путем помещения суспензии исследуемых частиц на пути светового потока, наложения на нее неоднородного электрического поля фиксированной частоты, силовые линии которого направлены вдоль направления светового потока и контроля за изменением оптической плотности суспензии при включении поля.The closest in technical essence to the invention is a method for determining the electrical characteristics of asymmetric dispersed particles, which consists in registering the degree of their electrical orientation in a non-uniform alternating electric field by placing a suspension of the studied particles on the path of the light flux, laying a non-uniform non-uniform electric field on it, the power lines of which are directed along the direction of the light flux and monitoring the change in the optical density of the suspension when turning on la.
Этот способ также характеризуется недостаточно высокой чувствитель913169This method is also characterized by an insufficiently high sensitivity.
33
ностыо и точностью измерения степени 'электроориентации частиц при их малой концентрации в суспензии, при малой величине их поляризуемости, малой асимметрии их формы и малом размере, особенно в диапазоне высоких частот, где величина электрической поляризуемости мала.the accuracy and accuracy of measuring the degree of electrical orientation of particles at their low concentration in suspension, at their small polarizability, small asymmetry of their shape and small size, especially in the high frequency range, where the value of electric polarizability is small.
Целью изобретения является увеличение чувствительности и точности измерений при определении электрических характеристик-асимметричных дисперсных частиц.The aim of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measurements when determining the electrical characteristics of asymmetric dispersed particles.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения Электрических характеристик асимметричных дисперсных частиц, заключаю щемся в регистрации степени их электроориентации в неоднородном перемен· ном электрическом поле путем помещения суспензии исследуемых частиц на пути светового потока, наложения на нее неоднородного электрического поля фиксированной частоты, силовые линии которого направлены вдоль направления светового потока, и измерения оптической плотности суспензии , исследуемую суспензию дополнитель· но помещают на пути другого светового потока, накладывают на нее неоднородное поле той же частоты, силовые линии которого ортогональны направлению светового потока, одновременно измеряют оптические плотности суспензии в обеих полях, сравнивают измеренные оптические плотности суспензии и определяют степень ориентации асимметричных дисперсных частиц, по которой судят о их электрических характеристиках.This goal is achieved by the fact that, according to the method of determining the electrical characteristics of asymmetric dispersed particles, which consists in registering the degree of their electrical orientation in a non-uniform alternating electric field by placing a suspension of the particles under study in a light beam path, applying a fixed frequency to the non-uniform electric field which are directed along the direction of the light flux, and measuring the optical density of the suspension, the suspension under study is additionally placed in the path of another luminous flux, impose on it a non-uniform field of the same frequency, the lines of force of which are orthogonal to the direction of the luminous flux, measure the optical density of the suspension in both fields, compare the measured optical density of the suspension and determine the orientation of asymmetric dispersed particles, judged by their electrical characteristics.
На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего данный способ; на фиг. 2 - измерительная ячейка, общий вид; на фиг. 3 ~ разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 ~ частотная зависимость степени электроориентации бактериальных клеток, их ориентационный спектр, полученный на ячейке 3; на фиг. 6 - ориентационный спектр, полученный на ячей ке 2·; на фиг. 7 " результирующий ориентационный спектр, полученный при использовании обеих ячеек.FIG. 1 shows a block diagram of a device implementing this method; in fig. 2 - measuring cell, general view; in fig. 3 ~ section A-A in FIG. 2; in fig. 4 shows a section BB in FIG. 3; in fig. 5 ~ frequency dependence of the degree of electro-orientation of bacterial cells, their orientation spectrum obtained at cell 3; in fig. 6 — orientation spectrum obtained on cell 2 ·; in fig. 7 "resultant orientation spectrum obtained using both cells.
Устройство содержит двухлучевую фотометрическую систему^ состоящую из источника света 1, измерительных ячеек 2 и 3, фотоприемников 4 и 5,The device contains a two-beam photometric system ^ consisting of a light source 1, measuring cells 2 and 3, photodetectors 4 and 5,
4four
генератора переменного напряженияalternating voltage generator
6, последовательно соединенные блок сравнения 7, усилитель 8 и регистратор 9. Выходы фотоприемников 4 и 56, a serially connected comparison unit 7, an amplifier 8 and a recorder 9. The outputs of the photodetectors 4 and 5
5 соединены со входами блока сравнения5 are connected to the inputs of the comparison unit
7. Измерительны® ячейки состоят(см. фиг.2-4? из корпуса 10,,выполненного из диэлектрического материала, электродов 11, штуцеров 12 и оптических7. The measuring cells® consist (see FIGS. 2-4) of the housing 10, made of a dielectric material, electrodes 11, fittings 12 and optical
10 окон 13. Платиновые электроды выполнены в виде ряда параллельных проводников, расположенных на равных рас- ’ стояниях друг от друга. В одной ячейке соединены и подключены к разным10 windows 13. Platinum electrodes are made in the form of a series of parallel conductors located at equal distances from each other. In the same cell are connected and connected to different
15 полюсам генератора проводники, расположенные в плоскостях параллельных направлению светового потока (про дольное подключение электродов), а другой - проводники, расположенные15 poles of the generator are conductors located in planes parallel to the direction of the light flux (longitudinal connection of electrodes), and the other is conductors located
20 в плоскостях перпендикулярных направлению светового потока (поперечное подключение электродов).20 in planes perpendicular to the direction of the light flux (transverse connection of the electrodes).
Процесс регистрации осуществляет25 ся следующим образом.The registration process is carried out 25 as follows.
Свет от источника 1 в. виде двухLight from a source of 1 in. in the form of two
идентичных световых потоков ( показаны стрелками) поступает на измеритель ные ячейки 2 и 3, заполненные сус30 пензией исследуемых частиц. Световые потоки, прошедшие через ячейки 2 и 3 преобразуются фотоприемниками 4 и 5 в электрические сигналы*являющиеся мерой оптической плотности суспензии^ содержащейся в ячейках. Сигналы отidentical light fluxes (shown by arrows) enters the measuring cell nye 2 and 3 filled with 30 cyc Penzov investigated particles. The light fluxes that pass through cells 2 and 3 are converted by photoreceivers 4 and 5 into electrical signals * which are a measure of the optical density of the suspension contained in the cells. Signals from
35 фотоприемников поступают в блок сравнения 7, где они сравниваются, затем результирующий сигнал усиливается усилителем 8 и регистрируется самописцем 9. При выключенном генераторе 35 photodetectors enter the comparison unit 7, where they are compared, then the resulting signal is amplified by an amplifier 8 and recorded by a recorder 9. When the generator is off
40 6 поле в ячейках 2 и 3 отсутствует и частицы имеют хаотическую ориентацию, а суспензии - равные оптические плотности, что обеспечивается рав ными объемами и толщиной ячеек. Затем 40 6 the field in cells 2 and 3 is absent and the particles have a chaotic orientation, and the suspensions have equal optical densities, which is ensured by equal volumes and thickness of the cells. Then
45 включают генератор 6, при этом в ячейках 2 и 3 устанавливается переменное неоднородное электрическое поле? под действием которого частицы в зависимости от частоты приклады50 ваемого поля ориентируются либо вдоль либо поперек силовых линий поля и, соответственно, либо вдоль, либо поперек направления светового потока. Если частицы ориентируются в поле 45 include a generator 6, while in cells 2 and 3 an alternating non-uniform electric field is established ? under the influence of which the particles depending on the frequency butts 50 Vai fields oriented either along or transverse to the field force lines and, accordingly, either along or across the direction of the light flux. If the particles are oriented in the field
55 длинной осью вдоль силовых линий поля тогда в ячейке 3 с поперечным подключением электродов частицы под действием поля ориентируются вдоль на~ 55 long axis along the field lines of force then in cell 3 with the transverse connection of the electrodes, the particles are oriented along the field under the action of the field
5 95 9
правления светового потока, что приводит к увеличению потерь световой энергии на рассеяние света, и следовательно, увеличению оптической плотности суспензии. При этом максимальный эффект достигается при использовании неоднородного электрического поля в измерительной ячейке. Одновременно с этим в ячейке 2 с продольным подключением электродов электрическое поле ориентирует частицы поперек светового потока, что приводит к уменьшению оптической плотности суспензии в ячейке 2.of the luminous flux, which leads to an increase in the loss of light energy to the scattering of light, and consequently, an increase in the optical density of the suspension. The maximum effect is achieved when using a non-uniform electric field in the measuring cell. At the same time in the cell 2 with the longitudinal connection of the electrodes, the electric field orients the particles across the light flux, which leads to a decrease in the optical density of the suspension in cell 2.
При ориентации частиц поперек силовых линий поля (что имеет место в ряде случаев в диапазоне высоких частот? наблюдается противоположный результат: оптическая плотность суспензии в ячейке 3 уменьшается, а в ячейке 2 увеличивается. В результате в обоих случаях на выходе блока сравнения 7, осуществляющего вычитание сигнала от фотоприемника 5,Получаем вдвое больший сигнал, чем при использовании одной измерительной ячейки. При этом происходит значительное снижение влияния шумов, обусловленных флуктуацией интенсивности источника света, так как они поступают в блок сравнения с одинаковым знаком, где и вычитаются. Полезные сигналы поступают в блок сравнения, имея разные знаки, и, следовательно, при вычитании складываются. Величина полезного сигнала характеризует степень ориентации частиц в поле: чем больше сигнал, тем выше степень ориентации. Знак результирующего сигнала характеризует направление ориентации частиц в поле. При вычитании сигнала от фотоприемника 4 из сигнала от фотоприемника 5 увеличение результирующего сигнала при включении поля характеризует продольную, а его уменьшение - поперечную ориентацию частиц относительно силовых 'линий поля. При увеличении числа проводников, составляющих электроды, в направлении вдоль или поперек светового потока увеличивается объем суспензии и число частиц, дающих вклад в полезный сигнал, и следовательно, увеличивается чувствительность измерений. Изменяя частоту электрического поля получают частотную зависимость степени ориентации частиц - их ориентационный спектр, который содержит информацию о элек69 6When the particles are oriented across the field lines of force (which occurs in some cases in the high frequency range? The opposite result is observed: the optical density of the suspension in cell 3 decreases and increases in cell 2. As a result, in both cases, the output of the comparator unit 7, which subtracts signal from the photodetector 5, we get twice as much signal as when using a single measuring cell. At the same time, there is a significant reduction in the effect of noise due to fluctuations in the intensity of the light source, they go to the comparison unit with the same sign, where they are subtracted. Useful signals come to the comparison unit, having different signs, and, therefore, are added during subtraction. The size of the useful signal characterizes the degree of particle orientation in the field: the larger the signal, the higher the degree orientation.The sign of the resulting signal characterizes the direction of the orientation of the particles in the field.When subtracting a signal from the photodetector 4 from the signal from the photoreceiver 5, an increase in the resulting signal when the field is turned on is characterized by a longitudinal the decrease is the transverse orientation of the particles relative to the field lines of force. As the number of conductors that make up the electrodes increases in the direction along or across the luminous flux, the volume of the suspension and the number of particles contributing to the useful signal increase, and, consequently, the sensitivity of measurements increases. By varying the frequency of the electric field, the frequency dependence of the degree of orientation of the particles is obtained - their orientational spectrum, which contains information about the elec-
трических и геометрических параметрах частиц.trichesky and geometrical parameters of particles.
Пример осуществления способа. Исследуют электроориентацию фиксированных бактериальных клеток ЕзсНегίсКΐасо1ΐ МКЕ-600. Исследуемую суспензию с электропроводностью 2 * 1О^^ом^м'^и рН 7,0 при концентрации клеток 10^мл'^ заливают в измерительные ячейки 2 и 3. Затем включают электрическое поле и регистрируют изменение оптической плотности тремя способами.An example of the method. Investigate the electrical orientation of fixed bacterial cells of EzsNegίsKaco1ΐ MKE-600. The test suspension with an electrical conductivity of 2 * 1O ^ ^ ohm ^ m '^ and a pH of 7.0 at a cell concentration of 10 ^ ml' ^ is poured into measuring cells 2 and 3. Then the electric field is switched on and the change in optical density is measured in three ways.
В первом способе регистрируют сигнал только от фотоприемника 5, который обусловлен изменением оптической плотности суспензии в ячейке 3 с поперечным подключением электродов. Во втором - только сигнал от фотоприемника 4, обусловленный изменением оптической плотности суспензии в ячейке 2 с продольным подключением электродов. В третьем способе - результирующий сигнал, после вычитания сигнала от фотоприемника 4 из сигнала от фотоприемника 5. Путем изменения частоты электрического поля получают ориентационные спектры для всех трех способов регистрации (см. фиг. 5“7^. Ориентационный спектр (см.фиг.5? полученный на ячейке 3, характеризуется малой величиной сигнала в диапазоне высоких частот. Аналогично ведет себя и спектр полученный на ячейке 2, за исключением того, что в этом случае регистрируемый сигнал имеет противополож- ный знак (см.фиг.6). Результирующий спектр (см. фиг. 7), полученный при использовании обеих ячеек 2 и 3, характеризуется вдвое большей амплитудой эффекта во всем диапазоне частот при значительно меньшем уровне шумов. В данном случае это особенно важно в диапазоне высоких частот, где степень электроориентации частиц мала.In the first method, only the signal from the photodetector 5 is recorded, which is caused by the change in the optical density of the suspension in the cell 3 with the transverse connection of the electrodes. In the second - only the signal from the photodetector 4, due to the change in the optical density of the suspension in the cell 2 with the longitudinal connection of the electrodes. In the third method - the resulting signal, after subtracting the signal from the photodetector 4 from the signal from the photodetector 5. By changing the frequency of the electric field, the orientation spectra are obtained for all three recording methods (see Fig. 5 "7 ^. Orientation spectrum (see figure 5 received at cell 3 is characterized by a small signal in the high frequency range, the spectrum obtained at cell 2 behaves in a similar way, except that in this case the recorded signal has the opposite sign (see Fig. 6). (cm Fig. 7), obtained using both cells 2 and 3, is characterized by twice the amplitude of the effect in the entire frequency range with a much lower level of noise. In this case it is especially important in the high frequency range, where the degree of electrical orientation of the particles is small.
Следует отметить, что бактериальные клетки Е.соП характеризуются большой асимметрией формы и, следовательно, большой величиной эффекта в области низких и средних частот.It should be noted that the bacterial cells of E. coli are characterized by a large asymmetry of shape and, therefore, a large effect size in the region of low and medium frequencies.
При исследовании частиц, имеющих малую степень асимметрии или малые размеры, величина регистрируемого эффекта мала во всем диапазоне частот и, следовательно, увеличение чувствительности необходимо для надежной регистрации электроориентации не толькоIn the study of particles with a small degree of asymmetry or small size, the magnitude of the recorded effect is small over the entire frequency range and, therefore, an increase in sensitivity is necessary for reliable recording of electrical orientation not only
ΊΊ
913169913169
на высоких но и на низких и средних частотах. В данном способе достигается вдвое большая чувствительность и в несколько раз большая точность измерений при регистрации электроориен- 5 тации асимметричных дисперсных частиц, что особенно важно при исследовании частиц с малой величиной электрической поляризуемости, малой асимметрии формы и малых размеров. 10at high but also at low and medium frequencies. This method achieves twice the sensitivity and several times greater measurement accuracy when registering the electrical orientation of asymmetric dispersed particles, which is especially important when studying particles with a small electrical polarizability, low shape asymmetry and small size. ten
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802911973A SU913169A1 (en) | 1980-04-16 | 1980-04-16 | Method of determination of assymmetrical dispersed particle electrical characteristics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802911973A SU913169A1 (en) | 1980-04-16 | 1980-04-16 | Method of determination of assymmetrical dispersed particle electrical characteristics |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU913169A1 true SU913169A1 (en) | 1982-03-15 |
Family
ID=20890520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU802911973A SU913169A1 (en) | 1980-04-16 | 1980-04-16 | Method of determination of assymmetrical dispersed particle electrical characteristics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU913169A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4627727A (en) * | 1983-04-29 | 1986-12-09 | English Clays Lovering Pochin & Company, Ltd. | Monitoring deflocculated particles in a suspension |
DE19983998B4 (en) * | 1999-12-27 | 2005-07-28 | Biotronix Gmbh | Device for electro-optical cell analysis in suspension and method for carrying out the analysis |
DE102004006182B4 (en) * | 2003-08-19 | 2007-08-16 | Biotronix Gmbh | Method for the electro-optical analysis of cell suspensions |
-
1980
- 1980-04-16 SU SU802911973A patent/SU913169A1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4627727A (en) * | 1983-04-29 | 1986-12-09 | English Clays Lovering Pochin & Company, Ltd. | Monitoring deflocculated particles in a suspension |
DE19983998B4 (en) * | 1999-12-27 | 2005-07-28 | Biotronix Gmbh | Device for electro-optical cell analysis in suspension and method for carrying out the analysis |
DE102004006182B4 (en) * | 2003-08-19 | 2007-08-16 | Biotronix Gmbh | Method for the electro-optical analysis of cell suspensions |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3766048A (en) | Analysis of polymer mixtures in solution utilizing electrophoretic light scattering apparatus | |
Bloomfield et al. | [19] Quasi-elastic laser light scattering | |
US3708402A (en) | Measurements of particles and molecules | |
US4525666A (en) | Cell breakdown | |
SU913169A1 (en) | Method of determination of assymmetrical dispersed particle electrical characteristics | |
Krivtzun et al. | Temperature measurement of liquids by differential absorption of two diode lasers: Application of contactless optical detection in isotachophoresis | |
Crawford et al. | The post-synaptic action of some putative excitatory transmitter substances | |
US3354388A (en) | Method for measuring the moisture content of wood | |
RU2086643C1 (en) | Method of live microorganism detection | |
Mareček et al. | Fluctuation analysis of liquid/liquid and gel/liquid interfaces | |
Bothe et al. | Instrumentation of kinetic spectroscopy—13. ac-conductivity measurements at different frequencies in kinetic experiments | |
Keszthelyi | [38] Orientation of purple membranes by electric field | |
SU1642411A1 (en) | Method of determination of dielectric material parameters | |
US4045725A (en) | Rotating asymmetric electrode for measuring characteristics of electrochemical cells | |
SU968595A1 (en) | Method of determining semiconductor crystal shape | |
SU1022064A1 (en) | Device for measuring current density in electrolytes | |
Ellis et al. | Measurement of the AC Kerr effect in conducting liquids | |
Harvey et al. | Electrophoretic investigations by laser light scattering | |
SU1509713A1 (en) | Capacitance-type primary transducer | |
SU1155973A2 (en) | Towed electric probe | |
SU947733A1 (en) | Method of checking polymer material structure defects | |
SU824993A1 (en) | Device for measuring electrical parameters of tissue layers | |
SU1689807A1 (en) | Method for determining concentration of suspended ellipsoidal and rod-shaped cells | |
SU1195231A1 (en) | Apparatus for determining humidity of loose materials | |
Hu et al. | On-column indirect photothermal interference detection for capillary zone electrophoresis |